Szybkość Korozji Stali w Różnych Środowiskach

Szczegóły: Opublikowano: 14. March 2026

Korozja metali, a w szczególności stali, stanowi poważny problem gospodarczy. Istnieje wiele czynników, które wpływają na szybkość tego procesu, a także różne metody ochrony przed korozją. W tym artykule omówimy wpływ różnych roztworów na korozję stali, a także metody ochrony przed nią.

Wpływ Różnych Roztworów na Korozję Stali

Przeprowadzono eksperyment, w którym badano wpływ różnych roztworów na korozję gwoździ stalowych. Gwoździe umieszczono w probówkach zawierających:

Wodę destylowaną (probówka nr 1)
3% roztwór chlorku sodu (probówka nr 2)
3% roztwór wodorotlenku sodu (probówka nr 3)
3% roztwór kwasu octowego (probówka nr 4)
3% roztwór chlorku sodu z blaszką cynkową (probówka nr 5)
3% roztwór chlorku sodu z drutem miedzianym (probówka nr 6)

Wyniki eksperymentu wskazują na różny wpływ poszczególnych roztworów na korozję stali:

Duża ilość jonów powstałych z dysocjacji chlorku sodu zwiększa przewodnictwo roztworu i przyspiesza reakcje (chlorki są silnymi czynnikami korozyjnymi).
Jony H+ przyspieszają reakcje katodowe przez wiązanie jonów wodorotlenkowych (tworzą się cząsteczki wody).
Powstający octan żelaza(II) jest dobrze rozpuszczalny w wodzie i nie zabarwia roztworu.
Cynk połączony z żelazem tworzy ogniwo galwaniczne, w którym (jako metal aktywniejszy) jest anodą, a żelazo - katodą, na której następuje redukcja wody i tlenu. Taki układ zapobiega korozji stali.
Miedź połączona z żelazem również tworzy ogniwo galwaniczne.

Metody Ochrony Metali przed Korozją

Istnieje kilka metod ochrony metali przed korozją:

Malowanie powierzchni stali: Jest to najprostszy i najstarszy sposób, polegający na izolacji od wpływów środowiska. Jednak taka ochrona jest skuteczna, dopóki powłoka pozostaje szczelna i została nałożona na odpowiednio przygotowane podłoże. Dostępne są farby, które mają zdolność wiązania produktów rdzewienia w trwałą, dobrze przylegającą powłokę.
Nanoszenie powłok z innych metali: Jest to nowsza metoda, polegająca na nanoszeniu powłok elektrolitycznie lub przez zanurzenie w stopionym metalu. Powłoki ochronne z metali aktywniejszych od żelaza (cynk, chrom) są skuteczne nawet w przypadku uszkodzenia: pełnią funkcję anody w ogniwie korozyjnym i same ulegają zniszczeniu. Wielką zaletą powłok cynkowych i chromowych jest pokrywanie się szczelnymi warstwami tlenków, co znacznie spowalnia ich korozję, a tym samym przedłuża również żywot chronionego przedmiotu ze stali. Odmienne właściwości wykazują metale mniej aktywne od żelaza, np. miedź, nikiel czy cyna. Ich powłoki spełniają zadanie, dopóki nie ulegną uszkodzeniu mechanicznemu.
Inhibitory korozji: W przypadku wypełnionych wodą konstrukcji zamkniętych (kotły parowe, instalacje grzewcze) stosuje się substancje spowalniające procesy niszczenia, czyli inhibitory korozji. Są to zarówno związki nieorganiczne (np. fosforany), jak i organiczne (np. urotropina).
Ochrona protektorowa: Do elementu narażonego na zniszczenie mocuje się blok metalu bardziej aktywnego niż żelazo (stopy glinu, magnezu i cynku), który spełnia funkcję anody ogniwa korozyjnego. Inny sposób ochrony dużych obiektów to połączenie stalowej konstrukcji z ujemnym biegunem źródła prądu stałego (wystarczy napięcie 1-2 V). Biegun dodatni źródła łączony jest najczęściej z płytą grafitową, umieszczoną w pobliżu chronionego elementu.

Doświadczenia z Inhibitorami Korozji

Przeprowadzono doświadczenie z inhibitorami korozji. Do trzech probówek z wodą z kranu dodano:

Przeczytaj także: Reakcje chemiczne wody destylowanej

Probówka 1: Próba kontrolna (bez dodatków)
Probówka 2: Kilka kryształków azotanu(III) sodu NaNO2
Probówka 3: Chromian(VI) potasu K2CrO4

Do każdej z próbówek włożono gwóźdź i odstawiono na 48 godzin. Po tym czasie oznaki korozji zauważono tylko w pierwszej probówce.

Odczynnik Ferroksylowy

Naloty korozyjne na stali są brunatnoczerwone, ale używając specjalnej mieszaniny, zaobserwujesz skutki korozji również w innych barwach, sporządź tylko odczynnik ferroksylowy:

roztwór heksacyjanożelazianu(III) potasu K3[Fe(CN)6] (żelazicyjanek potasu, tworzy czerwone kryształy) o stężeniu 1%.
alkoholowy roztwór fenoloftaleiny o stężeniu 1%.

Przed rozpoczęciem próby mieszasz po 1 cm3 roztworów 1 i 2, a następnie dopełniasz roztworem 3 do objętości 100 cm3. Bezpośrednio przed wykonaniem eksperymentu dodajesz 5 g spożywczej żelatyny, a następnie, cały czas mieszając, ogrzewasz roztwór do 50-70°C. Po rozpuszczeniu żelatyny wylewasz mieszaninę na szalkę Petriego (lub większy spodek). Pierwszy gwóźdź opleć miedzianym drutem, drugi połącz z cynkową blaszką. Oba zestawy zanurz w odczynniku ferroksylowym. Oznaki korozji ujawnią się w postaci barwnych plam. W drugim zestawie różowe plamy pojawiają się w oddaleniu od cynkowej blaszki, wokół niej natomiast zmętnienie roztworu (wytrąca się osad soli cynku). Żelatyna ogranicza migrację jonów, dzięki czemu łatwiej zaobserwujesz, w których rejonach zachodzą poszczególne procesy.

Wpływ Obróbki Mechanicznej na Korozję

Do następnej próby użyj gwoździ poddanych obróbce mechanicznej: zarysowanych lub zgiętych, a następnie rozprostowanych. Tym razem niebiesko zabarwione obszary anodowe (rejony zachodzenia korozji) widoczne są w miejscach obróbki. Takie zachowanie stali powoduje, że zgięcia i łączenia muszą być szczególnie starannie chronione przed korozją. Na oczyszczoną i odtłuszczoną powierzchnię blaszki stalowej nanieś dużą kroplę odczynnika ferroksylowego (tym razem bez dodatku żelatyny). Obszary katodowe położone są w miejscach łatwego dostępu tlenu (obrzeża kropli). Natomiast obszary anodowe tam, gdzie tlenu jest mało. To pozorny paradoks, ale gdy spojrzysz na równanie K1 z ubiegłego miesiąca, zauważysz, że tlen jest w nim substratem i jego nadmiar przyspieszy ten właśnie proces. Wynik próby wyjaśnia również "złośliwość" korozji, która szczególnie łatwo atakuje trudno dostępne miejsca, w których gromadzi się wilgoć.

Szybkość Korozji Niklu 200 i 201 w Różnych Środowiskach

Nikiel 200 i 201 są szeroko stosowane w produkcji ługów oraz procesach związanych z zastosowaniem wodorotlenku sodu (NaOH) i wodorotlenku potasu (KOH) o różnych stężeniach i temperaturach. Mimo że nikiel jest odporny na większość zasad, nie jest odporny na roztwory wody amoniakalnej (NH4OH). Stop ceniony jest głównie ze względu na swoją odporność na środowiska zasadowe i nieutleniające, lecz wykazuje też odporność na wiele kwasów. Jest odporny na korozyjne pękanie naprężeniowe w środowiskach zawierających jodki, gdzie jodek potasu jest używany jako katalizator do tworzenia kwasu octowego.

Przeczytaj także: Szybkość filtracji wody

Poniższa tabela przedstawia prędkość korozji w roztworach sody kaustycznej (wodorotlenku sodu NaOH) w różnych warunkach:

Środowisko	Temperatura	Prędkość Korozji (μm/rok)
Roztwór 4% NaOH	20°C	1
Roztwór 4% NaOH z cyklicznym zanurzaniem	20°C	14
Roztwór 14% NaOH w pierwszym etapie parownika	88°C	0,5
Roztwór 23% NaOH w zbiorniku odbierającym płyn z parownika	104°C	4,1
Parownik jednoetapowy koncentrujący roztwór od 30 do 50%	82°C	2,5
Parownik koncentrujący roztwór do 50%	82°C	3
Koncentracja od 32 do 52% w warunkach próżni	85-91°C	33
Zbiornik magazynowy zawierający roztwór 49-51%	55-75°C	0,5
Zbiornik magazynowy zawierający roztwór 49-51%	121°C	0,5
Roztwór 75% NaOH	204°C	20
Elektrolityczny roztwór 70% w zbiorniku odbiorczym	90-115°C	3
45% NaOH + 5% NaCl	40°C	73
45% NaOH + 5% NaCl	140°C	103

Poniżej przedstawiono prędkość korozji dla innych środowisk korozyjnych:

Chlorek tionylu (SOCl₂), w temp. 40°C: 73 μm/rok
Kwas fosforowy (H3PO4), w temp. 40°C: 103 μm/rok
Trichlorek fosforylu (POCl₃), w temp. 40°C: 103 μm/rok
Trichlorobenzen (C₆H₅CCl₃), w temp. 40°C: 5,13 μm/rok
Chlorek benzoilu (C₇H₅ClO), w temp. 40°C: 5,13 μm/rok
Kwas mrówkowy (CH₂O₂) 40%, wrzący: 0,26-0,27 mm/rok
Kwas mrówkowy (CH₂O₂) 88%, wrzący: 0,31-0,34 mm/rok
Wrzący 100% stężony kwas octowy (CH₃COOH) bez dostępu powietrza: 0.036 mm/rok
Wrzący 100% stężony kwas octowy (CH₃COOH) z dostępem powietrza: 0.025 mm/rok
Wrzący 100% stężony kwas octowy (CH₃COOH) z anionami Cu: 0.81 mm/rok
Wrzący 50% stężony kwas octowy (CH₃COOH) bez dostępu powietrza: 0.076 mm/rok
Wrzący 50% stężony kwas octowy (CH₃COOH) z dostępem powietrza: 1.6 mm/rok
Wrzący 50% stężony kwas octowy (CH₃COOH) z anionami Cu: 0.71 mm/rok

Odporność na wodę: Doskonała odporność na korozję w wodzie destylowanej i słodkiej wodzie. Prędkość korozji wynosi mniej niż 0,0025 mm/rok w zbiornikach na wodę destylowaną i mniej niż 0,005 mm/rok w serwisie ciepłej wody użytkowej. Stop wykazuje też dobrą odporność na korozję w wodzie morskiej. Należy jednak zauważyć, że w stojącej lub w bardzo wolno płynącej wodzie morskiej istnieje potencjał wystąpienia korozji punktowej lub szczelinowej, zwłaszcza pod osadami organizmów morskich lub innymi zanieczyszczeniami.

Chlorki: Bardzo dobra odporność, nikiel jest znany z wzmacniania odporności przeciw środowiskom chlorkowym. Utrata masy w środowiskach chlorkowych w zależności od temperatury i trwania testu wynosi:

Ar-30Cl2 500 h; 400°C: 0,2 mg/cm2
Ar-30Cl2 500 h; 500°C: 0,3 mg/cm2
Ar-30Cl2 500 h; 600°C: 47-101 mg/cm2
Ar-30Cl2 500 h; 705°C: 97 mg/cm2
HCl 300h; 400°C: 1,19 mg/cm2
HCl 1000h; 400°C: 0,91 mg/cm2
HCl 100h; 500°C: 1,60 mg/cm2
HCl 300h; 500°C: 2,89 mg/cm2
HCl 1000h; 500°C: 4,86 mg/cm2
HCl 100h; 600°C: 11,46 mg/cm2
HCl 300h; 600°C: 37,7 mg/cm2
HCl 96h; 700°C: 377 mg/cm2

Przeczytaj także: Przewodnik po Wilgotności Krytycznej i Korozji

tags: #szybkość #korozji #stali #w #roztworach #chlorków,